《2018版高考物理大一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 基础课3 圆周运动课件 粤教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版高考物理大一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 基础课3 圆周运动课件 粤教版（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基础课3圆周运动 知识点一 匀速圆周运动 角速度 线速度 向心加速度1 匀速圆周运动 1 定义 做圆周运动的物体 若在相等的时间内通过的圆弧长 就是匀速圆周运动 2 特点 加速度大小 方向始终指向 是变加速运动 3 条件 合外力大小 方向始终与 方向垂直且指向圆心 相等 不变 圆心 不变 速度 2 描述匀速圆周运动的物理量 m s rad s 快慢 转动快 慢 一圈 方向 圆心 s 2r m s2 方向 大小 圆心 合力 分力 m 2r 知识点三 离心现象1 定义 做 的物体 在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需 的情况下 就做逐渐远离圆心的运动 2 本质 做圆周运动的物体 由于本身的
2、惯性 总有沿着圆周 飞出去的趋势 圆周运动 向心力 切线方向 3 受力特点 1 当F 时 物体做匀速圆周运动 2 当F 0时 物体沿 方向飞出 3 当F 时 物体逐渐远离圆心 F为实际提供的向心力 如图1所示 图1 m 2r 切线 m 2r 思考判断 1 匀速圆周运动是匀变速曲线运动 2 匀速圆周运动加速度恒定不变 3 做匀速圆周运动的物体所受合外力大小保持不变 4 比较物体沿圆周运动的快慢看线速度 比较物体绕圆心转动的快慢看周期或角速度 5 随水平圆盘一起匀速转动的物体A受重力 支持力和向心力作用 6 做圆周运动的物体所受合外力突然消失 物体将沿圆周的半径方向飞出 7 汽车转弯时速度过大就会
3、向外发生侧滑 这是汽车轮胎受沿转弯半径向内的静摩擦力不足以提供汽车转弯所需向心力的缘故 答案 1 2 3 4 5 6 7 圆周运动的运动学问题 1 对公式v r的进一步理解 1 当r一定时 v与 成正比 如齿轮边缘处的质点随着齿轮转速的增大 角速度和线速度都增大 2 当 一定时 v与r成正比 如地球上各点都绕地轴做圆周运动 角速度相同 地球表面纬度越低的地方 到地轴的距离越大 线速度越大 3 当v一定时 与r成反比 如皮带传运动装置中 两轮边缘上各点的线速度大小相等 大轮的半径r大 角速度 较小 1 同轴传动 一偏心轮绕垂直纸面的轴O匀速转动 a和b是轮上质量相等的两个质点 a b两点的位置如
4、图2所示 则偏心轮转动过程中a b两质点 图2 A 线速度大小相等B 向心力大小相等C 角速度大小相等D 向心加速度的大小相等解析a b两质点都绕同一个转轴O转动 角速度 相等 选项C正确 由题图可知 两质点与转轴的距离 即转动半径不相等 而线速度v R 因此线速度不相等 选项A错误 向心加速度a 2R 同理向心加速度的大小不相等 选项D错误 向心力F ma 两质点质量相等但向心加速度的大小a不相等 所以向心力大小不相等 选项B错误 答案C 图3 A A点与C点的角速度大小相等B A点与C点的线速度大小相等C B点与C点的角速度大小之比为2 1D B点与C点的向心加速度大小之比为1 4 答案B
5、D 3 摩擦传动 如图4所示 B和C是一组塔轮 即B和C半径不同 但固定在同一转动轴上 其半径之比为RB RC 3 2 A轮的半径大小与C轮相同 它与B轮紧靠在一起 当A轮绕过其中心的竖直轴转动时 由于摩擦作用 B轮也随之无滑动地转动起来 a b c分别为三轮边缘的三个点 则a b c三点在转动过程中的 图4 A 线速度大小之比为3 2 2B 角速度之比为3 3 2C 转速之比为2 3 2D 向心加速度大小之比为9 6 4 答案D 常见的三种传动方式及特点 1 同轴传动 如图甲 乙所示 绕同一转轴转动的物体 角速度相同 A B 由v r知v与r成正比 反思总结 2 皮带传动 如图甲 乙所示 皮
6、带与两轮之间无相对滑动时 两轮边缘线速度大小相等 即vA vB 3 摩擦传动 如图所示 两轮边缘接触 接触点无打滑现象时 两轮边缘线速度大小相等 即vA vB 圆周运动中的动力学问题 1 向心力的来源 1 向心力的方向沿半径指向圆心 2 向心力来源 一个力或几个力的合力或某个力的分力 2 向心力的确定 1 确定圆周运动的轨道所在的平面 确定圆心的位置 2 分析物体的受力情况 找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力 1 对向心力表达式的理解 某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关 做了一个小实验 绳的一端拴一小球 手牵着在空中甩动 使小球在水平面内做圆周运动 如图5所示 则下列说法中正确
7、的是 图5 A 保持绳长不变 增大角速度 绳对手的拉力将不变B 保持绳长不变 增大角速度 绳对手的拉力将增大C 保持角速度不变 增大绳长 绳对手的拉力将不变D 保持角速度不变 增大绳长 绳对手的拉力将减小 答案B A 15m sB 20m sC 25m sD 30m s 答案B 图6 答案C 一 二 三 四 求解圆周运动问题 方法技巧 圆周运动中的临界问题 1 水平面内圆周运动的临界问题关于水平面内的匀速圆周运动的临界问题 主要是临界速度和临界力的问题 常见的是与绳的拉力 弹簧的拉力 接触面的弹力和摩擦力等相关的问题 通过受力分析来确定临界状态和临界条件 是较常用的解题方法 2 竖直平面内圆周
8、运动的临界问题 1 轻绳 模型和 轻杆 模型不同的原因在于 轻绳 只能对小球产生拉力 而 轻杆 既可对小球产生拉力也可对小球产生支持力 2 有关临界问题出现在变速圆周运动中 竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动 一般情况下 只讨论最高点和最低点的情况 典例 长L 0 5m质量可忽略的细杆 其一端可绕O点在竖直平面内转动 另一端固定着一个小球A A的质量为m 2kg 当A通过最高点时 如图7所示 求在下列两种情况下杆对小球的作用力 图7 答案 1 16N方向向上 2 44N方向向下 拓展延伸 在 典例 中若把细杆换成细绳 则在 1 2 两种情况下小球能否过最高点 若能 此时细绳对小球的拉力为
9、多大 分析竖直平面内圆周运动临界问题的思路 建模指导 1 轻绳 模型 多选 如图8所示 竖直环A半径为r 固定在木板B上 木板B放在水平地面上 B的左右两侧各有一挡板固定在地上 B不能左右运动 在环的最低点静放有一小球C A B C的质量均为m 现给小球一水平向右的瞬时速度v 小球会在环内侧做圆周运动 为保证小球能通过环的最高点 且不会使环在竖直方向上跳起 不计小球与环的摩擦阻力 瞬时速度必须满足 图8 答案CD 2 水平面内与摩擦力有关的临界问题 多选 如图9所示 A B C三个物体放在旋转圆台上 动摩擦因数均为 A的质量为2m B C的质量均为m A B离轴的距离为R C离轴的距离为2R
10、则当圆台旋转时 设A B C都没有滑动 图9 A C的向心加速度最大B B的静摩擦力最小C 当圆台转速增大时 A比B先滑动D 当圆台转速增大时 C将最先滑动 答案ABD 3 水平面内与弹力有关的临界问题 如图10所示 AB为竖直转轴 细绳AC和BC的结点C系一质量为m的小球 两绳能承受的最大拉力均为2mg 当AC和BC均拉直时 ABC 90 ACB 53 BC 1m ABC能绕竖直轴AB匀速转动 因而C球在水平面内做匀速圆周运动 当小球的线速度增大时 两绳均会被拉断 则最先被拉断的那根绳及另一根绳被拉断时的速度分别为 g取10m s2 A AC5m sB BC5m sC AC5 24m sD
11、BC5 24m s 图10 答案B 解决临界问题的一般思路首先要考虑达到临界条件时物体所处的状态 其次分析该状态下物体的受力特点 最后结合圆周运动知识 列出相应的动力学方程综合分析 反思总结 1 2016 全国卷 16 小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上 P球的质量大于Q球的质量 悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短 将两球拉起 使两绳均被水平拉直 如图11所示 将两球由静止释放 在各自轨迹的最低点 图11 A P球的速度一定大于Q球的速度B P球的动能一定小于Q球的动能C P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度 答案C 2 2014 全国卷 17
12、如图12 一质量为M的光滑大圆环 用一细轻杆固定在竖直平面内 套在大环上质量为m的小环 可视为质点 从大环的最高处由静止滑下 重力加速度大小为g 当小环滑到大环的最低点时 大环对轻杆拉力的大小为 图12 A Mg 5mgB Mg mgC Mg 5mgD Mg 10mg 答案C 3 2014 全国卷 20 多选 如图13 两个质量均为m的小木块a和b 可视为质点 放在水平圆盘上 a与转轴OO 的距离为l b与转轴的距离为2l 木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍 重力加速度大小为g 若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动 用 表示圆盘转动的角速度 下列说法正确的是 图13 答案AC 4 2016 福建漳州三联 两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球 细线上端固定在同一点 若两个小球以相同的角速度 绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动 则两个摆球在运动过程中 相对位置关系示意图正确的是 答案B
